基于结构化单元设计下的课时教学初探

阮群

摘要：元素及其化合物结构化教学单元中蕴含着丰富的发展学科核心素养的要素，其框架下的课时教学承载着落实核心素养的重担。文章以“铝及其化合物”教学为例阐述根据学情与教学内容的特点，站在培养学科核心素养的高度，适当地重组教学内容，创造性地设计学习活动，以铝片表面氧化膜为载体，充分利用实验激发学生探究欲，提升判断力、质疑力、创新力，让学生在活动中实现知识的自我建构和品格的有效提升。

关键词：核心素养；结构化单元设计；课时教学；氧化膜；建构

文章编号：1008-0546（2017）06-0034-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.010

目前高中化学课堂教学绝大多数仍是按教材顺序分章节实施教学，偏重教学内容的知识点及考点，形成以应试为中心的教学模式。这样的教学忽略了知识间的内在联系，学生获得的往往是碎片化的知识，无法形成适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力，核心素养呼唤课堂的根本转型——从“知识的传递”到“知识的建构”转型，而这种转型很大程度上依赖于结构化的单元教学设计，这就要求教师结合学情与教学内容的特点，充分领会教材编写意图，站在培养学科核心素养的高度，从整体上把握高中化学教学内容，有计划地、分步骤地把科学认知、化學实验和科学探究能力培养、科学知识社会属性和价值的教育融为一体，运用科学的方式实施教学。当然这也决定了与之相适应的课时教学必须精心设计，在结构化单元设计的指引下，适当地重组教学内容，创造性地设计学习活动，激发学生探究欲，提升判断力、质疑力、创新力，让学生在活动中实现知识的自我建构和品格的有效提升。

“铝及铝合金”、“铝的氧化物及氢氧化物”是苏教版《化学1》专题3第一单元中第一课时和第二课时的教学内容，在知识内容的安排上它位于氯、溴、碘及其化合物和钠、镁及其化合物之后，学生已初步构建非金属元素和金属元素的学习方法，实验的观察、分析、推理能力也有所加强，这些为学习介于金属与非金属交界线的铝元素奠定了基础，也为今后学习元素周期律作好铺垫。同时，围绕本节内容的实验操作简单，独特的实验现象有利引发思考，是发挥实验魅力，培养学生证据推理、科学探究与创新意识的良机。下面结合“铝及其化合物”的教学，谈谈在元素及其化合物的教学中，通过实验活动培养化学核心素养方面所做的一些探索与尝试，不当之处，敬请批评指正。

一、创设情境，引起认知冲突

众所周知，理想的导入应该是在学生学习过程中始终都能发挥引起、维持和促进作用。氧化铝是连接铝及其氢氧化铝的桥梁，自然成为贯穿整堂课的主角，将学生实验——铝条与CuSO4溶液置换反应作为课的引入较好地体现了以上的三个作用，具体如下：铝条放入硫酸铜溶液没有铜析出却有气泡冒出的事实冲击学生的习惯思维；任务驱动化学法去除氧化膜，带领学生认识铝、氧化铝、氢氧化铝重要的化学共性；思维激荡环节中铝的氧化膜溶于盐酸而不溶于硫酸溶液的实验事实促进学生“多元思维”的发展。

教学片段一

【导入】回顾金属活动性顺序表，分析铝的金属活动性，设问常见比较金属Al和Cu活动性的方法（置换反应）。

【学生实验一】试剂与用品：铝条、CuSO4溶液、砂纸（不用其它试剂）

【交流分享】小组分享实验结果……

【设计思想】学生若直接用铝条与CuSO4溶液反应，实验结果同预测的不一致激发思维冲突，砂纸或许成为引导学生发现的桥梁。让学生真切感受氧化膜的存在是此实验的主要目的，同时实验中冒出的气泡会让学生了解物质之间的反应没有想象的简单，要善于观察、大胆猜想，养成严谨求实的科学态度，此外老师更要抓住契机，引导感兴趣的学生再研究，实现课堂向课外延伸。

二、任务驱动，开启探索之旅

建构主义认为：所谓“学习”是“参与学习的学习者自身有意识地建构知识”的过程，建构主义的学习设计不是制定教师“讲授”的教学内容，而是思考“学习”的设计。教师作为学生学习的促进者，设计学习活动时必须瞻前顾后，有全局意识，注意以旧引新，关注知识的前后联系，选择适切的途径帮助学生了解知识发展的脉络，形成结构化的知识体系。鉴于铝及其铝的化合物氧化铝、氢氧化铝化学性质的共性，我将课时1、课时2教学内容重新整合，选择任务驱动的方式，以化学法去除铝片表面的氧化膜为切入口，引导学生开启实验探索之旅，在猜想、验证、类比、假设、再验证的过程中，深刻理解所要学习的知识，自主构建知识链。与此同时让学生在实验中了解化学特有的探究学习的一般过程和方法，逐步培养学生科学探究能力和严密的逻辑推理能力。

教学片段二

【任务驱动】 如何用化学方法去除铝片表面的氧化膜？

【学生回答】利用Al2O3与酸反应。

【教师点拨】呈现元素周期表，与学生一起分析铝的位置——介于镁与硅（即金属与非金属）之间，设问去除氧化膜是否能尝试新的方法？通过什么途径验证？

【学生实验二】试剂：铝片、6mol·L-1盐酸、6mol·L-1 NaOH溶液或20mol·L-1 NaOH溶液

【交流分享】小组分享实验结果……

【设计思想】充分依托学生知识的生长点，以铝的氧化膜为载体，根据铝介于金属与非金属之间这一特殊位置猜测去除氧化膜的方法，使学生对“构、位、性”三者初步进行关联；学生实验二暗藏玄机，是对学生的证据推理能力的一次挑战：铝片与盐酸反应有气泡，学生根据已有经验轻松作出解释，氢气来源于铝与盐酸的反应，说明氧化膜已被盐酸去除；而要得出铝片与NaOH溶液反应的气泡来源于铝与NaOH溶液的反应，学生必须首先攻克难关——氧化铝与NaOH溶液反应不可能产生气体；从知识目标达成度看，学生实验二在实现显性目标——盐酸、NaOH溶液均能去除氧化膜，为引出两性氧化物设下伏笔（此处故意设计缺陷）的同时，自然达成隐性目标，学生发现了铝与酸、碱的反应，有效提高学生的判断力与学习效率。

教学片段三

【任务驱动】Al（OH）3是否为两性氢氧化物？请用AlCl3溶液制备尽可能多的Al（OH）3。

【学生实验三】 试剂：AlCl3溶液、6mol·L-1 NaOH溶液或20mol·L-1 NaOH溶液、6mol·L-1 NH3·H2O

【原因分析】同样是AlCl3溶液与NaOH溶液的反应，不同小组为什么观察到不一样的现象呢？原来问题在于所给NaOH溶液的浓度不同。

【设计思想】通过铝盐制备氢氧化铝，亲身体验氢氧化铝的两性，明确两性物质对酸、碱的强弱的要求，进一步理解实验室制备氢氧化铝选择氨水的原因；通过AlCl3溶液与不同浓度NaOH溶液反应现象的不一致，巧妙呈现铝盐与过量NaOH溶液反应的现象，在解释实验“失败”原因的同时，达到知识的灵活迁移，使学生进一步洞悉化学实验方案的设计与具体操作。

三、实验反思，培养“多元思维”

没有批判，就不会有创新；没有挑战，就不会有思维的发展。戴安邦教授说：“只重视传授化学知识和技术的教学不是全面的化学教育。全面的化学教育要求化学教学既要传授化学知识与技术，更要训练科学方法和思维，还应培养科学精神与品德。”所以教师在课堂中创设引起学生反思、质疑或争论的情境，引导学生进行深层思维，发现结论中的不足，体会学习之路的曲折，有助于培养学生的批判能力、创新能力、科学思维和科学精神，而这种“多元思维”的发展又能产生新的理解力（包括反思能力的增强，宏观学习方略及人文理性的获得、新的信念的形成，价值观与态度的优化以及情绪状态的改善等），使学生不断提高解决实际问题的能力，达到学会学习的目的。

教学片段四

【思维激荡】

①Al2O3粉末加入6 mol·L-1 NaOH溶液

固体缓慢溶解

②Al2O3粉末加入6 mol·L-1 H2SO4溶液

固体缓慢溶解

③铝条插入6 mol·L-1 H2SO4溶液

久置无现象

④铝条插入12 mol·L-1 HCl溶液

鋁条表面有气泡

猜想②③现象不一致的原因（阅读课本P67资料卡） ，追问铝条插入12 mol·L-1 HCl溶液时氧化膜能去除可能的原因 。

【设计思想】 演示实验①②源于对教材不安排实验证明Al2O3是两性氧化物的好奇，可在潜移默化中培养学生带着批判的眼光阅读教材；解释实验②③的不同现象，能有效训练学生对信息的获取能力与演绎推理能力，此时此刻寂静的教室与高速转动的思维一起营造出真实的课堂，没有经历黎明前的黑暗，就不会有柳暗花明又一村的惊喜，在集体智慧的碰撞中学生了解到Al2O3有不同的结构，铝条表面的氧化膜结构致密，不溶于酸，进而更正对Al2O3（氧化膜）是两性氧化物的不妥说法，此外学生在交流分享中不断体会合作学习的重要性，团队合作意识得以加强；最后通过比对实验③④，反思铝条插入12 mol·L-1 HCl溶液时氧化膜去除可能的原因，逐步培养学生敢于质疑、勇于挑战的科学态度，有序提升思考力，增强创新意识。

四、总结提升，促进知识的自我建构

归纳、总结是“学会学习”的重要环节。如果善于归纳和总结，能使碎片化的知识间建立联系，有利于找出其中显性和隐性的规律，从而指引推测方向，催生新知识。在课的最后环节要求学生按实验顺序对知识进行归纳整理（流程见下图），首先找出Al、 Al2O3、Al （OH）3化学性质中的共性并连线，从中发现Al3+、 AlO2-所在溶液的酸碱性特点，总结铝及其化合物的转化规律；然后受AlCl3溶液制备Al（OH）3的多样化的实验现象的启发，构建Al3+→ AlO2-直接与间接两种转化方式，在此基础上引导学生运用逆向思维猜想AlO2-→Al3+的转化和验证方法，最终通过NaAlO2溶液中滴加盐酸和向NaAlO2溶液中通过量的CO2两个学生演示实验进行证实，轻松搭建物质间的关系网，实现知识的自我建构。

元素及其化合物结构化教学单元中蕴含着丰富的发展学科核心素养的要素：从教学内容的编排看，围绕化学核心知识在生产生活的应用，兼顾周期表的族和周期展开，教学时要努力促进学生对化学学科价值的认同，渗透可持续发展思想；从教材具体内容呈现的基本思路看：提出问题→猜想假设→制定计划→进行实验→收集证据→结论解释→反思评价，它侧重学生的自主探究和自主体验，更多地依靠学生自身在实践中的摸索、积累和体悟，从自主活动中了解科学探究的一般方法与过程；从知识点学习方法看，教学时要引导学生牢牢抓住结构决定性质这一核心要素，认识物质的性质、用途与制法……结构化教学单元框架下的课时教学承载着落实学科核心素养的重担，教师应站在培养核心素养的高度，精心创设凸显学生为主体的学习活动，用任务驱动学生在真实的情境中主动学习，有计划地分级培养学生的科学素养，最终实现科学认知、实验和科学探究、化学科学与人文的有机融合。

参考文献

[1] 王云生. 课堂转型与学科核心素养培养[M].上海：上海教育出版社，2016（8）：72-86

[2] 钟启泉. 课堂研究[M].上海：华东师范大学出版社，2016：50，106，116

[3] 林崇德. 21世纪学生发展核心素养研究[M].北京：北京师范大学出版社，2016（3）：32，160